ماسک نانو
فهرست مطالب
کرونا و ماسک نانو
محققان سال‌ها است که از فناوری نانو به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد آن از جمله اندازه کوچک، سازگاری و کاربردهای چند منظوره در صنایع بهداشتی مخصوصا پوشش‌های پزشکی مانند لباس‌های پزشکی، ماسک‌ها و … استفاده می‌کنند.
از نانومواد در پیشگیری و درمان بیماری‌ها در طیف وسیعی استفاده می‌شود و هم اکنون محققان به این نتیجه رسیدند که ماسک‌های مبتنی بر نانوذرات (ماسک نانو) به جلوگیری از گسترش covid-19 کمک شایانی می‌کند.
روش‌های تولید ماسک نانو
برای تولید ماسک نانو عمدتا از 3 روش استفاده می‌شود:
- استفاده از نانو ذرات
- استفاده از فرایند الکتروریسندگی
- استفاده از گرافن
استفاده از نانو ذرات برای تولید ماسک نانو
ماسک‌هایی که با پارچه‌های حاوی نانوذرات ساخته شده‌اند، در سال‌های گذشته محبوبیت زیادی پیدا کرده‌اند. اندازه‌ی این ذرات 1 تا 100 نانومتر است که حدود 10 هزار بار کوچکتر از یک تار مو است. در نتیجه ذرات بزرگتر از 100 نانومتر نمی‌توانند از بین شکاف‌ها و منافذ موجود در سطح ماسک، عبور کنند.
مزایای ماسک نانو حاوی نانو ذرات
- عدم جذب آب (آب گریز)
- بهبود فیلتراسیون
- توقف احتمال استنشاق یا رشد میکروارگانیسم‌ها (ویروس‌ها، باکتری‌ها، تک یاخته‌ها و قارچ‌ها) در سطح ماسک
- دوام بالا
- پایداری شیمیایی
- مقاومت ضد میکروبی
- نسبت به ماسک‌های N95 تاتیر بسزایی در تنفس بهتر دارند
- زیست تخریب پذیری
نانو ذرات چگونه بر روی ماسک نانو تاثیر می‌گذارد
نانوذرات مس، ید، نقره، طلا، تیتانیوم، روی، فلزات و اکسید فلزات، سلنیوم و … در ساخت ماسک‌های حاوی نانوذرات استفاده می‌شود. این نانوذرات بر روی پارچه‌های مورد استفاده برای ماسک‌ها بافته می‌شوند و به صورت یک فیلتر در می‌آیند یا به صورت یک لایه‌ی جداگانه بر روی پارچه اعمال می‌شود. نانوذرات نقره علاوه بر عامل محافظتی ضد باکتری به عنوان عامل حفاظتی ضد ویروس نیز عمل می‌کند.
هر چه فیلتراسیون بهتر باشد، خواص ضد ویروسی نیز قوی تر می‌شود. قابلیت فیلتراسیون، عامل اصلی جلوگیری از انتقال ویروس است و توانایی ضد میکروبی و ویروسی، عامل ثانویه است.
استاندارد تولید ماسک نانو
شرکت‌های تولید کننده‌ی ماسک‌های نانو، هر کدام استانداردهای متفاوتی دارند اما همگی باید تائیدیه‌ی سازمان بهداشت جهانی یا وزارت بهداشت را داشته باشند.
استفاده از فرایند الکتروریسندگی برای تولید ماسک نانو
غشاء حاوی نانو الیاف، طی فرایند الکتروریسندگی تولید می‌شود، از این فرایند در تولید نانوالیاف از محلول‌های پلیمری یا محلول‌های پلیمری شامل نانوذرات استفاده می‌گردد.
فرایند الکتروریسندگی از میدان های الکتریکی قوی برای کشش محلول ها یا قطرات پلیمری به الیاف بسیار نازک، معمولاً بین 15 تا 300 نانومتر استفاده می کند. ماسک‌های معمولی N95 از میکروالیاف پلی پروپیلن استفاده می‌کنند که ضخیم‌تر هستند. فرایندالکتروریسندگی به دلیل تنوع بالا، به دنبال مواد سبزتر مانند سلولز استات یا یورتان، از کربن تجدید پذیر است.
الکتروریسندگی در دهه 1930 کشف شد و برای دهه‌ها از آن برای ساخت نانوالیاف استفاده می‌شد.
یی کوی، استاد علم مواد در دانشگاه استنفورد می‌گوید: الکتروریسندگی، مانند ساخت اسپاگتی است اما از الکتریسیته برای کمک به کشیدن الیاف استفاده می‌کند.
چرا نانوالیاف حاصل از الکتروریسندگی فیلترهای خوبی را ارائه می‌دهند
- برهمکنش مکانیکی و الکترواستاتیکی با ذرات آئروسل
- نانوالیاف دارای سطح جذب بالاتری هستند که به آن‌ها توانایی بیشتری برای جذب قطرات و ذرات می‌دهد
- بار الکترواستاتیکی که توسط الکتروریسی ایجاد می‌شود، در نحوه فیلتر کردن ذرات معلق در هوا توسط نانوالیاف نقش دارد. این فعل و انفعالات به حذف ذرات اضافی کمک می‌کند
مزایای غشاء حاوی نانوالیاف
- کاربرد در تولید پوشش‌های آنتی باکتریال و آنتی ویروسی
- بهبود تنفس پذیری ماسک
- نفوذناپذیری بالاتر نسبت به ماسک معمولی
- عدم جذب رطوبت
- ایجاد محیطی خشک و خنک (معمولا هر چه راندمان فیلتراسیون بیشتر باشد، افت فشار نیز بیشتر می‌شود، در نتیجه باعث می‌شود ایمن ترین ماسک‌ها مانند N95 تنفس کمتری داشته باشند. با این حال، افت فشار با سطح الیاف فیلتر نسبت معکوس دارد که این یک امتیاز مثبت برای نانوالیاف است)
استفاده از گرافن برای تولید ماسک نانو
گرافن، به دلیل خواص فوق العاده مانند تحرک بالای الکترون، رسانایی حرارتی بالا، خواص مکانیکی و … به عنوان ماده ای نوآورانه در زمینه‌های مختلف علوم و مهندسی ظاهر شده است. و در زمینه نساجی نیز پیشرفت گسترده ای داشته (توسعه‌ی پارچه‌هایی با خواص آنتی باکتریال و در نهایت آنتی ویروس). اما استفاده از این نانو ماسک‌ها معایبی دارد
معایب استفاده از نانوگرافن در تولید ماسک نانو
- در صورت استنشاق، علائم اولیه‌ی التهاب ریه را نشان می‌دهد
- تولید و دورانداختن این ماسک‌ها، علاوه بر خطرات پزشکی، چالش‌های زیست محیطی را هم به همراه دارد
گردآوری و ترجمه: واحد تولید محتوای گروه صنعتی مکرر
منابع:
- https://covidvaccinehub.org/articles/what-do-we-know-about-nanoparticles-in-masks-or-nanomasks
- https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2010/nr/c0nr00230e
- https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16099072/
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1748013221000025?dgcid=rss_sd_all
- https://multimedia.3m.com/mws/media/1791500O/comparison-ffp2-kn95-n95-filtering-facepiece-respirator-classes-tb.pdf
- https://cen.acs.org/materials/nanomaterials/Nanofibers-put-new-spin-COVID/98/i45 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202003155
دیدگاهتان را بنویسید